Teadlased: juba järgmise kümne aasta jooksul peilime välja supermassiivsete mustade aukude liitumisel tekkinud gravilained

 (42)

Teadlased: juba järgmise kümne aasta jooksul peilime välja supermassiivsete mustade aukude liitumisel tekkinud gravilained
Kaks supermassiivset musta auku kunstniku kujutluses.NASA

Kiiresti pöörlevate pulsartähtede uurimise tulemusena julgevad teadlased nüüd lubada, millal astronoomid võiksid esmakordselt registreerida kõige tugevamaid gravitatsioonilaineid universumis — selliseid, mille kõrval kõik varem tuvastatud, tavaliste mustade aukude ühinemisest sündinud gravilained suisa pisikesed paistavad. Kaua ei tule oodata.

13. novembril teadusajakirjas Nature Astronomy ilmunud värske uurimus prognoosib, et kahe supermassiivse musta augu liitumisel tekkinud gravilaineid registreeritakse juba järgmise kümnendi jooksul. Tegemist on esimese reaalsetel andmetel, mitte raalsimulatsioonidel rajaneva sedasorti uuringuga, mis vastava vaatluse tegemise aega hinnata püüab.

„Supermassiivseid musti auke hõlmavate kaksiksüsteemide liitumised on kõige energilisemad sündmused universumis,“ kommenteeris uurimuse juhtiv autor, New York Citys ajaloolise pressraua-kujulise pilvelõhkuja The Flatiron Building naabruses tegutseva arvutusteaduste (ingl computational science) uurimisasutuse Flatiron Institute arvutusliku astrofüüsika keskuse teadur Chiara Mingarelli. „Kahtlemata ületab nende võimsus oluliselt detektoriga LIGO tabatud, mustade aukude ühinemisel tekkinud lainete oma,“ lisas Mingarelli, viidates Washingtoni osariigis Livingstonis tegutsevale laserinterferomeertilisele gravilaineobservatooriumile (ingl LIGO; Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), kus mullu veebruaris tabati esmakordselt mustade aukude põrkumisest tekkinud gravilaineid.

Loe veel

Seotud lood:

Supermassiivsete mustade aukude ühinemise seiramine võiks pakkuda täiendavat arusaamist sellest, kuidas arenevad massiivsed galaktikad ja mustad augud, märkis Mingarelli. Teisalt — kui vastavat vaatlust järgmise kümne aasta jooksul sooritada ei õnnestu, tuleks küsimusele, kas ja kuidas supermassiivsed mustad augud üldse omavahel ühinevad, uusi vastuseid otsima hakata.

Linnutee südameks on must auk

Päikesest miljoneid või isegi miljardeid kordi raskemad supermassiivsed mustad augud „elavad“ suurte galaktikate keskmes; ka meie Linnutee n-ö rummuks on umbes miljonikordse Päikese-massiga supermassiivne must auk piirkonnas Sagittarius A*. Võrdluseks — mustad augud, mille ühinemisel tekkinud gravilaineid seni gravitatsioonilaine-detektoritega registreeritud on, olid Päikesest vaid mõnikümmend korda massiivsemad.

Kui kaks täheparve kokku põrkavad ja lõimuvad, triivivad kummagi galaktika keskmeks olnud supermassiivsed mustad augud uue, ühinemisel tekkiva galaktika keskpunkti. Teadlaste prognooside kohaselt peaksid kaks supermassiivset musta auku seejärel ühte koonduma ja ajapikku teineteisesse sulanduma. Taoline protsess tekitab äärmiselt jõuliseid gravitatsioonilaineid, mis peaksid „loksuma“ kaugele läbi aegruumi-koe.

Ehkki kirjeldatud gravilained on tugevad, jääb nende ulatus väljapoole sellest lainepikkuste vahemikust, mida käimasolevate eksperimentide nagu LIGO ja Virgo raames tuvastada on võimalik. Ühinevate supermassiivsete mustade aukude tekitatud gravilainete küttimisel tulevad teadlastele appi hoopis n-ö kosmiliste metronoomidena toimivad tähed, mida nimetatakse pulsariteks. Kiiresti pöörlevad tähed tekitavad ühtlases rütmis raadiolaine-impulsse. Kui mööduvad gravilained venitavad ja suruvad kokku aegruumi Maa ja pulsari vahel, muutub impulsside rütm veidi. Neid rütmikõikumisi peilivadki välja pulsarimassiivide seiramise projektid Maal.

Praegusel hetkel on lähedalasuvatelt pulsaritelt pärinevate raadiolainete ajastuse jälgimisega ametis kolm projekti: Austraalias tegutsev Parkesi pulsarimassiivi-aegseire-eksperiment (ingl Parkes Pulsar Timing Array), Põhja-Ameerika nanoherts-observatoorium gravilainete tuvastamiseks (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) ja Euroopa pulsarimassiivi-aegseire-eksperiment (European Pulsar Timing Array).

Mingarelli ja tema kolleegid hindasid seda, kui kaua neil projektidel võtab aega supermassiivsete mustade aukude liitumisel tekkinud gravilainete tuvastamiseni jõudmine. Teadlaste töörühm kaardistas kõigepealt sellised Linnutee lähedal asuvad galaktikad, mis võivad olla koduks supermassiivsete mustade aukude paaridele. Seejärel ülestati see teave samas piirkonnas teadaolevalt eksisteerivate pulsarite kaardile, millega selgitati esmakordselt välja kindla tuvastusjuhtumi tõenäosuse kujunemine ajas.

„Pulsarite asukohti laotuses arvesse võttes on sisuliselt sajaprotsendiline tõenäosus tuvastada midagi lähema kümne aasta jooksul,“ märkis Mingarelli. „Vähemalt ühe lokaalse supermassiivsete mustade aukude kaksiksüsteemi sõelalejäämine on garanteeritud.“

Viimase parseki probleem

Lainete edukas tuvastamine aitaks astrofüüsikuil paremini mõista galaktikate ühinemise epitsentris aset leidvaid protsesse, rõhutas Mingarelli, ning leida uusi viise muul moel kättesaamatuks jäävate fundamentaalsete füüsikanähtuste uurimiseks. Vaatlemisulatusse jäävate supermassiivsete mustade aukude paaride üldhulk on ka omamoodi mõõdupuuks, mis näitab, kui sageli galaktikad ühinevad, mis on vajalik universumis aja jooksul toimunud arengute mõistmiseks.

Kui ühtegi supermassiivsete mustade aukude ühinemise juhtu gravilainete kaudu välja ei peilita, võib põhjuseks olla see, et mustad augud jäävad teineteisest kolme valgusaasta e ühe parseki kaugusele toppama. Seda mõistatust nimetatakse „viimase parseki probleemiks“ (ingl Final Parsec Problem). Sellises paaris liiguvad mustad augud teineteisele lähemale aeglaselt sedamööda, kuidas nende orbiidid degradeeruvad ja energia kulub ära gravilainete tekitamisele, kuid taoline protsess võib võtta aega kauem kui on universumi praegune vanus.

Küsimuse peale, kas astronoomidel õnnestub supermassiivsete aukude ühinemist tuvastada või mitte, vastas Mingarelli: „Kumbki tulemus oleks huvitav.“

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare

FORTE TOP

Viimased uudised